トランスレス電源の計算方法

この投稿では、オームの法則などの簡単な式を使用して、トランスレス電源回路の抵抗とコンデンサの値を計算する方法について説明します。

容量性電源の分析

トランスレス電源の抵抗とコンデンサの値を計算して最適化するための式を学ぶ前に、まず標準を要約することが重要です。 トランスレス電源設計 。

図を参照すると、関連するさまざまなコンポーネントに次の特定の機能が割り当てられています。

C1は、負荷仕様に従って致命的な主電源電流を目的の制限まで下げるために導入された非極性高電圧コンデンサです。したがって、このコンポーネントは、割り当てられた主電源電流制限機能のために非常に重要になります。

D1からD4は、 ブリッジ整流器ネットワーク 出力を目的のDC負荷に適したものにするために、C1から降圧されたACを整流します。

Z1は、出力を必要な安全電圧制限に安定させるために配置されています。

C2はにインストールされています リップルをフィルターで除去します DCで、接続された負荷に対して完全にクリーンなDCを作成します。

R2はオプションの場合がありますが、主電源からのスイッチONサージに対処するために推奨されますが、このコンポーネントはNTCサーミスタと交換する必要があります。

オームの法則を使用する

オームの法則がどのように機能するか、そして他の2つがわかっているときに未知のパラメータを見つけるためにそれを使用する方法は誰もが知っています。ただし、特殊な機能を備えた容量性タイプの電源とそれに接続されたLEDを使用すると、電流、電圧降下、およびLED抵抗の計算が少し混乱します。

トランスレス電源の電流、電圧パラメータを計算および推定する方法。

関連するパターンを注意深く検討した後、特に使用する電源がトランスレス電源であるか、電流を制御するためのPPCコンデンサまたはリアクタンスを組み込んでいる場合に、上記の問題を解決する簡単で効果的な方法を考案しました。

容量性電源装置の電流の評価

通常、 トランスレス電源 非常に低い電流値で出力を生成しますが、電圧は適用されたACメインに等しくなります（負荷がかかるまで）。

たとえば、220 V x 1.4 = 308V（ブリッジ後）の主電源に接続した場合、1 µF、400 V（ブレークダウン電圧）は最大70 mAの電流を生成し、初期電圧の読み取り値は308ボルトになります。

ただし、出力に負荷がかかり、電流が「70 mA」リザーバーから引き出されると、この電圧は非常に直線的に低下します。

負荷が70mA全体を消費する場合、電圧がほぼゼロに低下することを意味することがわかっています。

この降下は線形であるため、初期出力電圧を最大電流で除算するだけで、さまざまな大きさの負荷電流で発生する電圧降下を見つけることができます。

したがって、308ボルトを70mAで割ると4.4Vになります。これは、負荷に追加された1mAの電流ごとに電圧が低下する速度です。

つまり、負荷が20 mAの電流を消費する場合、電圧降下は20×4.4 = 88ボルトになるため、出力は308 – 62.8 = 220ボルトDC（ブリッジ後）の電圧を示します。

たとえば、 1ワットのLED 抵抗なしでこの回路に直接接続すると、LEDの順方向電圧降下（3.3V）に等しい電圧が表示されます。これは、LEDがコンデンサから利用可能なほとんどすべての電流をシンクしているためです。ただし、順方向電圧は指定された最大電圧であるため、LEDの両端の電圧はゼロまで降下しません。

上記の議論と分析から、電源の電流供給能力が「比較的」低い場合、どの電源ユニットの電圧も重要ではないことが明らかになります。

たとえば、LEDを考えると、「順方向電圧降下」に近い電圧で30〜40 mAの電流に耐えることができますが、より高い電圧では、この電流はLEDにとって危険になる可能性があるため、最大電流をに等しく保つことがすべてです。負荷の最大安全許容限界。

抵抗値の計算

負荷用抵抗器 ：LEDを負荷として使用する場合は、リアクタンス値がLEDへの最大許容電流のみを許容するコンデンサを選択することをお勧めします。この場合、抵抗を完全に回避できます。

の場合 コンデンサ値 は大きく、電流出力が高い場合、おそらく上記のように、抵抗を組み込んで電流を許容限界まで減らすことができます。

サージ制限抵抗の計算 ：上図の抵抗R2は、スイッチオンサージリミッタ抵抗として含まれています。基本的に、脆弱な負荷を初期サージ電流から保護します。

最初のスイッチオン期間中、コンデンサC1は、ほんの数ミリ秒の間ではありますが、完全な短絡のように機能し、出力全体で220V全体を許容する場合があります。

これは、安定化ツェナーダイオードも含む電源に接続された敏感な電子回路またはLEDを吹き飛ばすのに十分かもしれません。

ツェナーダイオードは、最初のサージから保護する必要のある最初の電子デバイスを形成するため、R2はツェナーダイオードの仕様に従って計算でき、最大値は ツェナー電流 、またはツェナー散逸。

この例のツェナーによる最大許容電流は、1ワット/ 12 V = 0.083アンペアになります。

したがって、R2は= 12 / 0.083 = 144オームである必要があります

ただし、サージ電流は数ミリ秒しかないため、この値はこれよりはるかに低くなる可能性があります。

ここに。電流はC1によって70mAに制限されているため、ツェナー計算に310V入力を考慮していません。

R2は通常の動作中に負荷の貴重な電流を不必要に制限する可能性があるため、理想的には NTC 抵抗器のタイプ。 NTCは、最初のスイッチオン期間中にのみ電流が制限されていることを確認し、その後、70mA全体が負荷に対して制限なしで通過できるようにします。

放電抵抗の計算 ：抵抗R1は、回路が主電源から抜かれるたびに、C1内に蓄積された高電圧電荷を放電するために使用されます。

R1値は、C1を高速で放電するために可能な限り低くする必要がありますが、主電源ACに接続している間は最小限の熱を放散します。

R1は1/4ワットの抵抗である可能性があるため、その消費電力は0.25 / 310 = 0.0008アンペアまたは0.8mA未満である必要があります。

したがって、R1 = 310 / 0.0008 = 387500オームまたは約390kです。

20 mALED抵抗の計算

例：示されている図では、コンデンサの値は最大70mAを生成します。どのLEDにも耐えられるほど非常に高い電流。標準のLED /抵抗式の使用：

R =（供給電圧VS – LED順方向電圧VF）/ LED電流IL、
=（220-3.3）/0.02 = 10.83K、

ただし、10.83Kの値はかなり大きく見え、LEDの照明が大幅に低下します。それでも、計算は完全に正当に見えます。ここで何かが足りないのでしょうか。

ここでは、電圧「220」が正しくない可能性があると思います。最終的にはLEDに必要なのは3.3Vだけなので、上記の式にこの値を適用して結果を確認してみませんか？ツェナーダイオードを使用した場合は、代わりにツェナー値をここに適用できます。

さて、ここでまた行きます。

R = 3.3 / 0.02 = 165オーム

今、これははるかに良く見えます。

LEDの前に12Vのツェナーダイオードを使用した場合、式は次のように計算できます。

R =（供給電圧VS – LED順方向電圧VF）/ LED電流IL、
=（12-3.3）/0.02 = 435オーム、

したがって、1つを制御するための抵抗器の値 赤色LED 安全に約400オームになります。

コンデンサの電流を見つける

上記のトランスレス設計全体において、C1は、C1からの電流出力が負荷仕様に従って最適に最適化されるように、正しく寸法設定する必要がある1つの重要なコンポーネントです。

比較的小さな負荷に大きな値のコンデンサを選択すると、過度のサージ電流が負荷に入り、より早く損傷するリスクが高まる可能性があります。

それどころか、適切に計算されたコンデンサは、制御されたサージ突入電流と公称損失を保証し、接続された負荷に対して適切な安全性を維持します。

オームの法則を使用する

特定の負荷に対してトランスレス電源を介して最適に許容される可能性のある電流の大きさは、オームの法則を使用して計算できます。

I = V / R

ここで、I =電流、V =電圧、R =抵抗

ただし、ご覧のとおり、上記の式では、電流制限メンバーとしてコンデンサを扱っているため、Rは奇数のパラメータです。

これを解読するには、コンデンサの電流制限値をオームまたは抵抗単位で変換する方法を導き出す必要があります。これにより、オームの法則の式を解くことができます。

コンデンサのリアクタンスの計算

これを行うには、まず、抵抗と同等の抵抗と見なすことができるコンデンサのリアクタンスを見つけます。

リアクタンスの式は次のとおりです。

Xc = 1/2（pi）fC

ここで、Xc =リアクタンス、

pi = 22/7

f =頻度

C =ファラッド単位のコンデンサ値

上記の式から得られた結果はオームで表され、前述のオームの法則に直接代入できます。

上記の式の実装を理解するための例を解いてみましょう。

1uFのコンデンサが特定の負荷に供給できる電流を見てみましょう。

次のデータが手元にあります。

pi = 22/7 = 3.14

f = 50 Hz（主AC周波数）

およびC = 1uFまたは0.000001F

上記のデータを使用してリアクタンス方程式を解くと、次のようになります。

Xc = 1 /（2 x 3.14 x 50 x 0.000001）

=約3184オーム

この等価抵抗値をオームの法則の式に代入すると、次のようになります。

R = V / I

またはI = V / R

V = 220Vと仮定します（コンデンサは主電源電圧で動作するように意図されているため）。

我々が得る：

I = 220/3184

= 0.069アンペアまたは約69mA

同様に、他のコンデンサは、最大電流供給容量または定格を知るために計算できます。

上記の説明は、特にトランスレス容量性電源において、関連する回路でコンデンサ電流を計算する方法を包括的に説明しています。

警告：上記の設計はメイン入力から分離されていないため、ユニット全体が致命的な入力メインで浮いている可能性があるため、位置を切り替えて取り扱う際は細心の注意を払ってください。